生物學;技術
中醫學是中國自然科學領域最具特色的學科之壹。中藥現代化是將中藥的優勢和特點與現代科技相結合,推動中藥走向國際化。
生物技術作為壹種將生命科學與許多現代科學理論和研究方法相結合的高新技術,廣泛應用於現代中藥生產中。
1。中草藥資源可持續利用技術
生產具有國際競爭力的現代中藥的前提是擁有優質的中藥原料。
現代中藥必須嚴格保證所用原料無汙染,農藥殘留和重金屬含量在非常安全的範圍內,有效物質含量穩定可靠,並制定嚴格的質量標準。
中國中藥資源達到1。中藥材有兩萬多種,有些涉及珍稀瀕危物種,亟待搶救、保護和合理利用。
將珍稀瀕危動植物遷徙到覓食地和植物園是保護物種的重要方法。建立相應的基因庫對保存動植物的基因和考察物種的變異具有重要意義。
就中藥材種植而言,實施GAP已經成為行業知識。
基因技術正逐漸在這方面發揮重要作用,如中藥材優良品種的選育、道地藥材遺傳特性的分析、轉基因抗蟲藥用植物等。
利用RAPD技術分析了南北方茅蒼術的差異,認為茅蒼術道地性是在遺傳和生態因素長期復雜作用下,遺傳和化學成分差異穩定的群體。李萍等人利用5sRNA基因間序列的變異分析了金銀花的道地性。
據報道,轉基因植物可以產生外源基因(如α-胂、幹擾素等)編碼的產物。).隨著表達效率的提高和受體植物的不斷擴大,將有可能為傳統中草藥添加有用的新的遺傳特性,增加植物的抗病性,這將為中草藥的綠色栽培奠定良好的基礎。
2。細胞工程
作為中藥和天然藥物的物質基礎,天然有效成分的含量往往很低,而天然野生資源的儲量卻隨著藥物的開發利用而不斷下降。其原料來源能否滿足大規模生產的需要,是所有天然創新藥物開發面臨的重大問題,也是高水平中藥廣泛應用和走向世界的瓶頸。
因此,用於生產特定有效成分或組分的中藥人工資源的開發與生產技術引起了研究者的極大關註。
為了合理利用其資源,可以利用生物技術手段對壹些珍稀瀕危物種進行快速繁殖,研究自然或人工控制條件下的個體更新速度和規律,如石斛的離體快速繁殖。
發酵工程利用生物細胞的快速增殖,在人工條件下生產次生代謝產物,為人工資源的生產提供了技術平臺。
目前,冬蟲夏草發酵生產的菌絲體及制品已形成產業規模,相應的下遊產品銷售良好。
利用微生物、植物和動物細胞作為反應器生產和加工天然活性物質也引起了研究者的極大興趣。由此推動的天然產物的生物轉化和生物合成的研究與開發,越來越受到國內更多科研生產部門的重視。
徐建峰等人利用高山紅景天培養細胞生物轉化外源酪醇生產紅景天苷。
紫杉醇作為壹種作用機制獨特的天然抗癌藥物,自發現以來受到廣泛關註,但其在紅豆杉中的含量極低,且紅豆杉生長緩慢,資源匱乏,嚴重限制了紫杉醇的進壹步開發和應用。
因此,近年來,世界各國科學家在尋找和擴大紫杉醇的來源方面做了大量的工作。
甘等人對紫杉醇的研究進行了綜述,兩篇綜述所反映的研究內容可以看作是解決紫杉醇的資源問題。
世界各國科學家從多種途徑研究資源,如篩選高產紅豆杉品種、微生物生物合成、化學合成、探索生物合成途徑、發現生物合成中的關鍵酶及其基因表達等,其中生物合成和生物轉化技術發揮著極其重要的作用。
3。酶工程
就療效確切的單壹天然活性成分而言,通過工業化生產獲得具有復雜天然結構的單壹產品是人們追求的目標。然而,天然化合物具有復雜的結構,並且通常具有多個不對稱碳原子,這使得合成困難或苛刻。酶工程為獲得這些成分提供了新的途徑。
如金東石等人將人參中的主要皂苷成分轉化為含量僅為十萬分之幾的人參皂苷Rh2,並達到每月30kg的生產規模。
4。生物技術在中藥質量評價中的應用
中藥是中藥研發出來的,基本的質量標準都控制不了,所以以後的研發都是無根的,其質量標準的制定也是沒有意義的。
中藥材的質量控制應主要包括兩個方面。壹個是品種控制,主要解決真實性問題。
其次,中草藥的有效物質是次生代謝產物,其積累主要與其合成中關鍵酶的表達和表達有關。
因此,建立合理的中藥材生產和質量評價體系對於中藥材的現代化尤為重要。
基因分子標記技術在中藥質量評價中的應用,促進了中藥鑒定方法從傳統的形態特征分析向生物遺傳物質分析的轉變。
目前中藥分子鑒定主要有以下幾個方面:(1)以PCR為基礎的DNA分子標記技術,如RAPD和AFLP(2)基於分子雜交的DNA分子標記技術,如RFLP;(3)基於DNA序列分析的分子標記技術,如DNA直接測序法和PCRFLP法。
運用這些基因鑒定方法,對於了解和分析藥用動物(植物)的遺傳特性以及基因與藥材來源和化合物積累的相關性具有重要意義。
5。生物技術在中藥新藥研究中的應用
中藥新藥的研發是中藥現代化和國際化的關鍵。應用現代先進科學技術發展符合國際標準和規範的現代中醫藥勢在必行。
(1)生物芯片為中藥新藥的分子機制研究提供了基礎:中藥鑒定基因芯片可以鑒定中藥的產地和質量;可以找出中藥的分子機理,篩選出中藥的有效成分。
(2)生物轉化和組合化學為發現以天然活性成分為先導化合物的新藥提供了新的思路和方法:生物轉化技術可以彌補化學合成的不足。在1997期間,Khmelnitsky利用鹽激活生物催化劑脂肪酶,在有機相中成功合成了紫杉醇系列衍生物。
因此,生物轉化技術對於研發基於天然活性成分的創新藥物具有重要意義。
(3)生物技術為天然微量活性成分的生產提供了新的技術平臺:中藥微量活性成分的研發壹直是困擾醫藥行業的核心問題。通過定向生物轉化技術,可以將天然藥物中含量較高的成分轉化為微量活性成分,從而大大提高微量活性成分的含量,以滿足工業化的要求。
例如,發現許多微生物可以將高含量的喜樹堿定向轉化為10羥基喜樹堿。
丁家宜等人利用人參毛狀根成功地實現了天然熊果苷的生物合成。
(4)利用生物技術對天然結構復雜的活性化合物進行結構修飾:天然活性成分的研發還存在壹個難題,即天然活性成分的體內外藥效活性往往差異較大,其中壹個重要因素就是在體內吸收不良,導致生物利用度低。
利用生物技術對天然結構復雜的活性化合物進行結構修飾,對於提高此類成分的生物利用度,進壹步實現產業化發展具有重要意義。
綜上所述,生物技術已經滲透到中藥研發的各個領域。雖然大部分研究還處於起步階段,但其影響力正在不斷擴大,其潛在的社會價值和經濟效益日益受到重視。生物技術將滲透到中藥新藥開發的各個方面。
正確運用現代生物技術解決中藥現代科學研究和產業發展中的重要問題,必將促進我國中藥的現代化和國際化,為入世後我國民族產業的國際競爭註入活力。
參考
[1]諸葛瑾,賴。現代生物技術在中藥現代化中的應用進展,論文網,2008,10。
[2]郭蘭萍,黃璐琦等。蒼術屬植物的RAPD分析及分類的初步探討[J].中國中醫藥雜誌,2001,32 (9)